DE102022202910A1

DE102022202910A1 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022202910A1
Application number: DE102022202910.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Roske; Timo WEHLEN; Valerie Engel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Antriebsvorrichtung, umfassend eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle, ein Übersetzungsgetriebe mit wenigstens einer Zwischenwelle sowie ein Differential mit Differentialeingangswelle, welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe eine Getriebeeingangswelle aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, wobei die Rotorwelle zumindest über ein erstes Lagerelement und die Getriebeeingangswelle über ein zweites und drittes Lagerelement drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes über ein viertes und fünftes Lagerelement drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle über ein sechstes und siebtes Lagerelement drehbar gelagert ist, wobei die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle einteilig ausgebildet sind, wobei das erste Lagerelement ein Festlager und das zweite und dritte Lagerelement jeweils ein Zylinderrollenlager sind, wobei das zweite Lagerelement, das zwischen einem drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundenen Ritzel und der elektrischen Maschine angeordnet ist, ohne Innenring ausgebildet ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere ein Loslager ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer solchen Antriebsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Achsantriebe mit einer einteiligen Rotorwelle, die einteilig mit der Getriebeeingangswelle ausgebildet sein kann, und einer einteiligen Zwischenwelle bekannt, wobei die Zwischenwelle mit einem Differential wirkverbunden ist, welches die Antriebsleistung auf zwei Abtriebswellen aufteilt. Die Zwischenwelle ist im Leistungsfluss zwischen der Rotorwelle und dem Differential achsparallel angeordnet, wobei die Antriebsleistung einer elektrischen Maschine über die Rotorwelle, die Zwischenwelle und das Differential auf die jeweilige Abtriebswelle überträgt. Die einteilige Rotorwelle ist über ein erstes, zweites und drittes Lagerelement statisch überbestimmt gelagert. Das zweite Lagerelement, das axial zwischen dem Ritzel und der elektrischen Maschine angeordnet ist, ist dabei ein Festlager, das montagbedingt einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist, insbesondere größer als das Ritzel. Das erste und dritte Lagerelement bekannter Achsantriebe sind Loslager mit angefedertem Außenring. Die ebenfalls einteilige Zwischenwelle ist über ein viertes und fünftes Lagerelement gelagert, die jeweils angestellte Schrägkugellager sind. Das Differential teilt die Antriebsleistung auf zwei Abtriebswellen auf, wobei jede der Abtriebswellen mit einer vorgespannten Kegelrollenlagerung gegenüber einem Gehäuse gelagert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bauraumsparende Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit verringerten Verlusten vorzuschlagen. Insbesondere soll ein Lagerungskonzept der Wellen des Achsantriebs verbessert werden, das den Achsantrieb, insbesondere mit einer Übersetzung größer als 9, effizienter und leiser macht. Insbesondere sollen Verluste reduziert werden. Diese Aufgabe wird mit einer Antriebsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 3, 5, 6 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den davon abhängigen Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle, ein Übersetzungsgetriebe mit wenigstens einer Zwischenwelle sowie ein Differential mit einer Differentialeingangswelle, welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe eine Getriebeeingangswelle aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, wobei die Rotorwelle zumindest über ein erstes Lagerelement und die Getriebeeingangswelle über ein zweites Lagerelement und ein drittes Lagerelement drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes über ein viertes Lagerelement und ein fünftes Lagerelement drehbar gelagert ist, und wobei die Differentialeingangswelle über ein sechstes Lagerelement und ein siebtes Lagerelement drehbar gelagert ist, wobei gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle einteilig ausgebildet sind, wobei das erste Lagerelement ein Festlager und das zweite und dritte Lagerelement jeweils ein Zylinderrollenlager sind, wobei das zweite Lagerelement, das zwischen einem drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundenen Ritzel und der elektrischen Maschine angeordnet ist, ohne Innenring ausgebildet ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist..
Die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle sind koaxial zueinander sowie achsparallel zu den Abtriebswellen, der Zwischenwelle und der Differentialeingangswelle angeordnet. Das erste und dritte Lagerelement können in einem Deckel eines Gehäuses angeordnet sein, wobei das zweite Lagerelement die Getriebeeingangswelle am Hauptgehäuse abstützen kann. Das vierte und fünfte Lagerelement der Zwischenwelle können in dem gleichen Gehäuse oder unterschiedlichen Gehäuseteilen angeordnet sein. Das sechste und siebte Lagerelement der Differentialeingangswelle können in dem gleichen Gehäuse oder unterschiedlichen Gehäuseteilen angeordnet sein.
Über die Differentialeingangswelle wird die Antriebsleistung aus dem Übersetzungsgetriebe in das Differential eingeleitet. Die Differentialeingangswelle ist bevorzugt ein Differentialrad des Differentials, welches mit dem Übersetzungsgetriebe, insbesondere mit einem Zahnrad des Übersetzungsgetriebes, drehfest verbunden ist. Alternativ kann das Differentialrad auch das jeweilige Zahnrad des Übersetzungsgetriebes sein. Die Differentialeingangswelle kann ferner als Differentialkorb ausgebildet sein, der die miteinander wechselwirkenden Differentialelemente aufnimmt. Die Abtriebswellen sind radial innerhalb der Differentialeingangswelle angeordnet sowie axial durch die Differentialeingangswelle hindurchgeführt.
Unter einer achsparallelen Anordnung der Wellen ist eine im Wesentlichen parallele Anordnung der Längsachsen der Wellen zu verstehen, bei der auch eine geringfügige Abweichung einer exakt parallelen Anordnung der Bauteile der Antriebsvorrichtung bzw. der Achsen der Wellen zueinander noch eine achsparallele Anordnung ist und somit unter den Schutzbereich der Erfindung fällt. Mit anderen Worten können beispielsweise die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle oder die Zwischenwelle und die Differentialeingangswelle auch geringfügig geneigt zueinander angeordnet sein.
Die Rotorwelle dient in einem Rotorbetrieb als Ausgangswelle der elektrischen Maschine. Die Rotorwelle ist zumindest mittelbar drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden, wobei an der Getriebeeingangswelle ein Ritzel des Übersetzungsgetriebes drehfest angeordnet ist. Die Getriebeeingangswelle ist auch als Ritzelwelle zu verstehen. Im Rotorbetrieb der elektrischen Maschine wird beispielsweise von einem Energiespeicher, insbesondere einer Batterie, elektrische Energie in die elektrische Maschine gespeist, die in Folge der Bestromung eine Rotation des Rotors bzw. der Rotorwelle zur Erzeugung einer Antriebsleistung bewirkt, wobei die Antriebsleistung zum Drehantrieb des ersten Zahnrades vorgesehen ist. Die Abtriebswellen der Antriebsvorrichtung fungieren jeweils als Ausgangswelle des Differentials und sind mit der Differentialeingangswelle antriebswirksam verbunden. Das Differential ist beispielsweise als Kegelraddifferential oder dergleichen ausgebildet. Die Abtriebswellen übertragen die Antriebsleistung auf ein zumindest mittelbar mit der jeweiligen Abtriebswelle antriebstechnisch verbundenes Rad des Fahrzeugs.
In einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine fungiert die jeweilige Abtriebswelle zumindest mittelbar als Eingangswelle der Antriebsvorrichtung, wohingegen die Getriebeeingangswelle der elektrischen Maschine dementsprechend als Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes ausgebildet ist. Die Rotorwelle dient im Generatorbetrieb als Eingangswelle der elektrischen Maschine. Eine Antriebsleistung des Fahrzeugs wird über das Übersetzungsgetriebe in die elektrische Maschine geleitet, sodass mit der elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt wird, die in eine Batterie zur Speicherung eingespeist werden kann. Im Generatorbetrieb wird die Leistung beispielsweise aus einem oder mehreren sich drehenden Rädern des Fahrzeugs über das Übersetzungsgetriebe in die elektrische Maschine eingeleitet.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen Wellen oder Zahnrädern noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit der Welle bzw. dem Zahnrad wirkverbunden sind.
Als „Wirkverbindung“ oder „antriebswirksame Verbindung“ wird eine Verbindung zwischen zwei Drehmoment führenden Teilen verstanden, die es erlaubt, zwischen diesen Teilen ein Drehmoment bzw. eine Leistung zu übertragen. Insbesondere sind beide Teile entsprechend drehbar gelagert. Als antriebswirksame Verbindungen sind sowohl solche zu verstehen, die keine Übersetzung oder Zwischenbauteile aufweisen, als auch solche, die eine Übersetzung oder Zwischenbauteile aufweisen. Beispielsweise können zwischen zwei Wellen oder zwei Zahnrädern weitere Wellen und/oder Zahnräder antriebswirksam angeordnet sein.
Unter einer Welle, sei es eine Rotorwelle, eine Abtriebswelle, eine Getriebeeingangswelle, eine Zwischenwelle oder dergleichen, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil der Antriebsvorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten der Antriebsvorrichtung drehfest miteinander verbunden sind.
Mit einer derartig ausgebildeten Antriebsvorrichtung können Zur Verbesserung des Lagerkonzeptes die Lagerdurchmesser reduziert werden, um Verluste, insbesondere Reibmomente, der Antriebsvorrichtung gering zu halten. Dadurch kann bei gleicher Batteriekapazität die Reichweite eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs erhöht werden.
Die Rotorwelle bildet gemäß dem ersten Erfindungsaspekt durch die einteilige Form zusammen mit der Getriebeeingangswelle die Eingangswelle des Übersetzungsgetriebes, wobei die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle folglich gemeinsam statisch überbestimmt gelagert sind. Um die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle montieren zu können, weist das zweite Lagerelement einen größeren Durchmesser auf als das erste und zweite Lagerelement auf. Das zweite Lagerelement weist aus Montagegründen einen Laufbahndurchmesser auf, der größer als der Verzahnungskopfkreisdurchmesser des drehfest an der Getriebeeingangswelle angeordneten Ritzels des Übersetzungsgetriebes ist. Das dritte Lagerelement weist demgegenüber einen kleineren Durchmesser auf. Das erste Lagerelement kann ebenfalls vergleichsweise klein ausgebildet sein, weil es im Wesentlichen Verzahnungsaxialkräfte und nur relativ geringe Radialkräfte aufnehmen muss. Je kleiner ein Lageelement ausgebildet ist, desto geringer sind Reibverluste des jeweiligen Lageelements.
Insbesondere die Differenzialeingangs- und Zwischenwellenlagerung können dadurch effizient ausgebildet werden, da in keinem Betriebszustand der Antriebsvorrichtung axiale Verspannungen in den Lagerelementen auftreten. Das fünfte Lagerelement, das im ersten Erfindungsaspekt beispielsweise ein Rillenkugellager ist, weist aus Lebensdauergründen eine Mindestgröße auf. Die Lagerung der Getriebeeingangswelle, also das zweite und dritte Lagerelement, ist durch die höher tragfähigen Zylinderrollenlager effizienter, da Zylinderrollenlager im Vergleich zu anderen Lagervarianten, beispielsweise Rillenkugellager, bei gleicher Lebensdauer kleiner gestaltet werden können.
Axial werden akustische Anregungen an drei Stellen in das Gehäuse eingeleitet, und zwar über die als Festlager ausgebildeten Lagerelemente. Dies sind gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung das erste Lagerelement, entweder das vierte oder fünfte Lagerelement der Zwischenwelle sowie entweder das sechste oder siebte Lagerelement der Differentialeingangswelle. Das jeweils andere der vierten oder fünften bzw. sechste oder siebten Lagerelemente sowie das zweite und dritte Lagerelement realisieren aufgrund der jeweiligen Ausbildung als Zylinderrollenlager eine höhere Tragfähigkeit, insbesondere in radialer Richtung, können aber gleichzeitig kleiner ausgebildet sein als die Festlager. Vorzugsweise sind das erste, fünfte und sechste Lagerelement die Festlager, die die akustischen Anregungen axial in das Gehäuse einleiten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle über eine gelenkige Wellenkopplung miteinander gekoppelt, wobei das erste Lagerelement ein Festlager und das zweite und dritte Lagerelement jeweils ein Zylinderrollenlager sind, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist. Die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle sind demnach zweigeteilt ausgebildet und werden erst bei der Montage der Antriebsvorrichtung miteinander verbunden bzw. gekoppelt. Die gelenkige Kopplung der Getriebeeingangswelle mit der Rotorwelle muss Verzahnungsaxialkräfte, resultierend aus dem magnetischen Feld der elektrischen Maschine, in beide Richtungen zum Festlager, also zum ersten Lagerelement, sowie Drehmomente übertragen können. Als gelenkige Wellenkopplung eignen sich insbesondere eine Mitnahmeverzahnung oder ein Kegelpressverband, die neben einer exakt koaxialen Anordnung auch eine leicht geneigte Anordnung der Getriebeeingangswelle zur Rotorwelle zulassen, insbesondere um Toleranzen auszugleichen. Darüber hinaus kann die gelenkige Wellenkopplung auch zur Zentrierung der Wellen ausgebildet sein, auch wenn dies hier nicht erforderlich ist. Im Gegenteil, es kann auf eine Zentrierung oder Passung der beiden Wellen zueinander verzichtet werden, wodurch die Vorrichtung einfacher gestaltet werden kann.
Durch die zweiteilige Ausführung ist die Getriebeeingangs- und Rotorwellenkombination statisch bestimmt gelagert. Im Vergleich zum ersten Aspekt der Erfindung kann das zweite Lagerelement mit kleinerem und hinsichtlich der Lebensdauer optimalem Durchmesser ausgebildet sein, da die Montage wegen den erst nachträglich miteinander gekoppelten Wellen bzw. wegen der geteilten Eingangswelle nicht über die Ritzelverzahnung erfolgen muss. Im Übrigen wird auf die Ausführungen zum ersten Aspekt der Erfindung verwiesen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung sind die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle über eine gelenkige Wellenkopplung miteinander gekoppelt, wobei das erste Lagerelement ein Loslager ist, wobei das zweite Lagerelement ein Festlager ist, wobei das dritte Lagerelement ein Zylinderrollenlager ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist. Vorzugsweise ist das erste Lagerelement ein Rillenkugellager mit angefedertem Außenring oder ein Zylinderrollenlager. Das zweite Lagerelement ist bevorzugt ein Rillenkugellager mit kleinem, optimalem Durchmesser, da die Montage wegen der geteilten Eingangswelle nicht über die Ritzelverzahnung erfolgen muss. Analog zum zweiten Aspekt der Erfindung ist zwischen der Getriebeeingangswelle und der Rotorwelle die gelenkige Wellenkopplung angeordnet, wodurch das zweite Lagerelement mit einem kleineren Durchmesser und folglich mit geringeren Verlustleistungen ausgebildet sein kann.
Axial werden akustische Anregungen an drei Stellen in das Gehäuse eingeleitet, und zwar über die als Festlager ausgebildeten Lagerelemente. Dies sind gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung das zweite Lagerelement, entweder das vierte oder fünfte Lagerelement der Zwischenwelle sowie entweder das sechste oder siebte Lagerelement der Differentialeingangswelle. Das jeweils andere der vierten oder fünften bzw. sechste oder siebten Lagerelemente sowie das zweite und dritte Lagerelement realisieren aufgrund der jeweiligen Ausbildung als Zylinderrollenlager eine höhere Tragfähigkeit, insbesondere in radialer Richtung, können aber gleichzeitig kleiner ausgebildet sein als die Festlager. Vorzugsweise sind das zweite, fünfte und sechste Lagerelement die Festlager, die die akustischen Anregungen in das Gehäuse einleiten. Im Übrigen wird auf die Ausführungen zum ersten und zweiten Aspekt der Erfindung verwiesen.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung sind die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle axial gegeneinander verschieblich und angefedert miteinander gekoppelt, wobei das erste Lagerelement und das zweite Lagerelement jeweils ein Festlager sind, wobei das dritte Lagerelement ein Zylinderrollenlager ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement ein Loslager ist.
Mit anderen Worten sind die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle über eine solche Kopplung miteinander drehfest verbunden, die eine axiale Verschiebung der Rotorwelle gegenüber der Getriebeeingangswelle, und/oder umgekehrt, ermöglicht. Zudem ist die jeweilige axial verschiebliche Welle durch die Kopplung axial gegen die jeweils andere Welle vorgespannt, um die beiden Festlager mit einer axialen Mindestbelastung aus dem lastfreien Zustand anlaufen lassen zu können. Auch diese Kopplung der Getriebeeingangswelle mit der Rotorwelle zur Eingangswelle muss Verzahnungsaxialkräfte, resultierend aus dem magnetischen Feld der elektrischen Maschine, in beide Richtungen zum ersten Lagerelement, also zum Festlager, sowie Drehmomente übertragen können.
Die Differenzialeingangs-, Zwischenwellen-, und Getriebeeingangswellenlagerung können dadurch effizient ausgebildet werden, da es in keinem Betriebszustand der Antriebsvorrichtung axiale Verspannungen in den Lagerelementen gibt. Das zweite Lagerelement und das fünfte Lagerelement, die im vierten Aspekt jeweils ein Rillenkugellager sein können, weisen aus Lebensdauergründen jeweils eine Mindestgröße auf. Die Lagerung der Getriebeeingangswelle, umfassend das zweite und dritte Lagerelement, ist durch die höher tragfähigen Zylinderrollenlager effizienter, da Zylinderrollenlager im Vergleich zu anderen Lagervarianten, beispielsweise Rillenkugellager, bei gleicher Lebensdauer kleiner gestaltet werden können.
Das erste Lagerelement lagert vorzugsweise die eine Seite bzw. das eine Ende der Rotorwelle radial und axial. Das andere Rotorwellenende ist axial verschiebbar und angefedert an der Getriebeeingangswelle bzw. der Ritzelwelle angeordnet. Beispielsweise ist die Kopplung als Zylinder-Kolben-Verbindung mit Federelement ausgebildet, wobei an der Rotorwelle eine Aufnahme angeordnet ist, in der ein an der Getriebeeingangswelle befestigter Kolben zum einen axial geführt und zum anderen zwischen einem zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeingangswelle angeordnetes, vorgespanntes Federelement axial vorgespannt ist. Die Zylinder-Kolben-Verbindung mit dem Federelement kann auch umgekehrt angeordnet sein.
Axial werden akustische Anregungen an vier Stellen in das Gehäuse eingeleitet, und zwar über die als Festlager ausgebildeten Lagerelemente. Dies sind gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung das erste Lagerelement, das zweite Lagerelement, entweder das vierte oder fünfte Lagerelement der Zwischenwelle sowie entweder das sechste oder siebte Lagerelement der Differentialeingangswelle. Das jeweils andere der vierten oder fünften bzw. sechste oder siebten Lagerelemente sowie das dritte Lagerelement realisieren aufgrund der jeweiligen Ausbildung als Zylinderrollenlager eine höhere Tragfähigkeit, insbesondere in radialer Richtung, können aber gleichzeitig kleiner ausgebildet sein als die Festlager. Vorzugsweise sind das erste, zweite, fünfte und sechste Lagerelement die Festlager, die die akustischen Anregungen in das Gehäuse einleiten. Denkbar ist auch, dass an Stelle des zweiten Lagerelements das dritte Lagerelement ein Festlager ist und das zweite Lagerelement folglich als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung weist das Übersetzungsgetriebe zwei Übersetzungsstufen auf, wobei die erste Übersetzungsstufe ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundenes Ritzel sowie ein drehfest mit der Zwischenwelle verbundenes erstes Zahnrad aufweist, wobei die zweite Übersetzungsstufe ein drehfest mit der Zwischenwelle verbundenes zweites Zahnrad sowie ein mit dem Differential wirkverbundenes drittes Zahnrad aufweist, wobei am Ritzel und den Zahnrädern jeweils Druckkämme zur Aufnahme von Verzahnungsaxialkräften angeordnet sind, wobei die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle axial gegeneinander verschieblich und angefedert miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement ein Festlager ist, wobei eines der zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Lagerelemente ein axiales Führungslager ist und die jeweils anderen fünf Lagerelemente ein Zylinderrollenlager sind.
Die Druckkämme sind dazu vorgesehen, die axialen Verzahnungskräfte direkt am Zahneingriff aufzunehmen, sodass sie nicht über die Wellen und die Festlager in die Gehäusewandungen eingeleitet werden müssen. Dadurch können schwimmende Lagerungen der Rotorwelle, der Zwischenwelle und/oder der Differentialeingangswelle realisiert werden und die Lagerelemente können schlanker gestaltet werden, wodurch wiederum die Verluste gesenkt werden. Alle Verzahnungsaxialkräfte werden im Zug- und Schubbetrieb direkt an den Zahnkränzen des Ritzels und der Zahnräder durch die Druckkämme aufgenommen. Durch das genannte Lagerungskonzept in Verbindung mit den an den Zahnrädern des Übersetzungsgetriebes angeordneten Druckkämmen kann ein Antrieb sehr effizient und leise gestaltet werden.
Druckkämme sind üblicherweise als ringförmige Scheiben ausgebildet, die an den axialen Enden des Ritzels eines schrägverzahnten Stirnradpaars der ersten Übersetzungsstufe befestigt sind. Axialkräfte, die aus der Schrägverzahnung zwischen dem Ritzel und dem ersten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe resultieren, werden über die Druckkämme gegenüber dem ersten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe abgestützt. Dazu weist jeder Druckkamm eine Kontaktfläche auf, die in Berührungskontakt mit einer axialen Seitenfläche des ersten Zahnrads tritt. Umgekehrt sind auch am ersten Zahnrad Druckkämme ausgebildet, die die Axialkräfte analog abstützen. Die erste Übersetzungsstufe ist bevorzugt als Stirnradpaar mit schrägverzahnten Zahnrädern ausgebildet.
Ebenso sind Druckkämme an den axialen Enden des zweiten und dritten Zahnrades eines schrägverzahnten Stirnradpaars der zweiten Übersetzungsstufe befestigt. Axialkräfte, die aus der Schrägverzahnung zwischen dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe resultieren, werden über die Druckkämme gegenüber dem dritten Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe abgestützt. Dazu weist jeder Druckkamm eine Kontaktfläche auf, die in Berührungskontakt mit einer axialen Seitenfläche des dritten Zahnrads tritt. Umgekehrt sind auch am dritten Zahnrad Druckkämme ausgebildet, die die Axialkräfte analog abstützen. Die zweite Übersetzungsstufe ist bevorzugt als Stirnradpaar mit schrägverzahnten Zahnrädern ausgebildet.
Über das axiale Führungslager werden die Differenzialeingangswelle, die Zwischenwelle sowie die Getriebeeingangswelle axial geführt, wobei die Verzahnungsaxialkräfte gleichzeitig über die Druckkämme aufgenommen werden. Die vom Führungslager aufzunehmenden Axialkräfte sind dabei vergleichsweise gering. Anders gesagt übernimmt das Führungslager gemäß dem fünften Erfindungsaspekt die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle mit Ausnahme der Rotorwelle, die über das Festlager, also das erste Lagerelement, am Gehäuse gelagert ist.
Hinsichtlich der axial gegeneinander verschieblichen und angefederten Kopplung der Rotorwelle an die Getriebeeingangswelle, und umgekehrt, sei auf die vorherigen Ausführungen zum vierten Erfindungsaspekt verwiesen.
Nach einer ersten Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das zweite Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Zwischenwelle sowie die Differentialeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des zweiten Lagerelements an der Rotorwelle.
Nach einer zweiten Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das dritte Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Zwischenwelle sowie die Differentialeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des dritten Lagerelements an der Rotorwelle.
Nach einer dritten Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das vierte Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Differentialeingangswelle sowie die Getriebeeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des vierten Lagerelements an der Zwischenwelle.
Nach einer vierten Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das fünfte Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Differentialeingangswelle sowie die Getriebeeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des fünften Lagerelements an der Zwischenwelle.
Nach einer fünften Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das sechste Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Zwischenwelle sowie die Getriebeeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des sechsten Lagerelements an der Zwischenwelle.
Nach einer sechsten Variante des fünften Aspekts der Erfindung ist das siebte Lagerelement das axiale Führungslager. Demnach ist die Zwischenwelle sowie die Getriebeeingangswelle über die Zylinderrollenlager schwimmend gelagert. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des siebten Lagerelements an der Zwischenwelle.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung, welcher eine Alternative zum fünften Aspekt der Erfindung ist, weist das Übersetzungsgetriebe zwei Übersetzungsstufen auf, wobei die erste Übersetzungsstufe ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundenes Ritzel sowie ein drehfest mit der Zwischenwelle verbundenes erstes Zahnrad aufweist, wobei die zweite Übersetzungsstufe ein drehfest mit der Zwischenwelle verbundenes zweites Zahnrad sowie ein mit dem Differential wirkverbundenes drittes Zahnrad aufweist, wobei am Ritzel und den Zahnrädern jeweils Druckkämme zur Aufnahme von Verzahnungsaxialkräften angeordnet sind, wobei die Getriebeeingangswelle und die Rotorwelle über eine gelenkige Wellenkopplung miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement ein axiales Führungslager ist, wobei das zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Lagerelement jeweils ein Zylinderrollenlager sind.
In diesem Fall sind die Rotorwelle und die Getriebeeingangswelle analog zum zweiten und dritten Aspekt der Erfindung über eine gelenkige Wellenkopplung miteinander gekoppelt sind. Es wird daher auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen. Die gelenkige Wellenkopplung ist axial unverschieblich ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die axiale Führung der Wellen mittels des ersten Lagerelements zu realisieren. Der Unterschied zum fünften Aspekt der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass nicht nur zwei der drei Wellen aus Zwischenwelle, Differentialeingangswelle und Getriebeeingangswelle über Zylinderrollenlager schwimmend gelagert sind, sondern alle der drei genannten. Die axiale Führung der Differenzialeingangswelle, der Zwischenwelle sowie der Getriebeeingangswelle erfolgt mittels des ersten Lagerelements an der Rotorwelle, die gleichzeitig das Festlager der Antriebsvorrichtung ist. Diese Ausführungsform weist im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen die geringsten Lagerverluste auf, da insbesondere das erste Lagerelement vergleichsweise klein, also mit geringem Durchmesser ausgebildet sein kann. Zudem muss das erste Lagerelement nur minimale Kräfte aus dem magnetischen Feld der elektrischen Maschine bzw. Radialkräfte aus der Restunwucht des feingewuchteten Rotors der elektrischen Maschine aufnehmen muss.
Für alle beschriebenen Varianten gilt, dass alle als Zylinderrollenlager ausgebildeten Lagerelemente auch durch axial verschiebbare Kugellager mit ähnlich kleinen Durchmessern ersetzt werden können, wenn dies die geforderte Lebensdauer erfüllt. Dadurch könnte die Effizienz nochmals gesteigert werden, da Kugellager gegenüber durchmessergleichen Zylinderrollenlagern niedrigere Verlustleistungen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist in rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sowie gleichermaßen in hybridisch angetriebenen Fahrzeugen einsetzbar, die teilweise elektrisch und teilweise mittels eines separaten Verbrennungsmotors antreibbar sind. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet, sodass die Rotorwelle, die Zwischenwelle sowie die Differentialeingangswelle und die Abtriebswellen quer zur Fahrzeuglängsachse bzw. parallel zur Fahrzeugquerachse angeordnet sind. Das Fahrzeug kann je nach Ausbildung und Anzahl der angetriebenen Achsen auch zwei oder mehrere derartige Antriebsvorrichtungen umfassen, wobei eine Achse, mehrere Achsen oder alle Achsen des Fahrzeugs mit der jeweiligen erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgestattet und dadurch antreibbar ausgebildet sein können. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t).
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeug.
Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen ggf. auch kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte kumuliert umsetzen zu können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
5 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
6 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
7 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
8 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform,
9 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform,
10 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform,
11 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform, und
12 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform.

1 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 mit zwei Achsen 31, 32 einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Antriebsvorrichtung 2 ist in 2 stark vereinfacht dargestellt und an der ersten Achse 31, vorliegend beispielhaft die Heckachse des Fahrzeugs 1, antriebswirksam angeordnet. Die Antriebsvorrichtung 2 erzeugt eine Antriebsleistung, die in nachfolgend beschriebener Weise auf zwei Abtriebswellen 9, 10 aufgeteilt werden, die wiederum mit einem jeweiligen Rad 33 des Fahrzeugs 1 antriebswirksam verbunden sind. In 2 bis 12 werden unterschiedliche Ausführungsvarianten der Antriebsvorrichtung 2 beispielhaft.
Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst nach 2 bis 12 eine elektrische Maschine 3, die in einem Rotorbetrieb eine Antriebsleistung erzeugt und über ein Übersetzungsgetriebe 4 auf ein Differential 7 überträgt, das mit den Abtriebswellen 9, 10 wirkverbunden ist. Die elektrische Maschine 3 ist mit einer - hier nicht gezeigten - Leistungselektronik elektrisch und steuerungstechnisch verbunden, wobei die Leistungselektronik sowie die elektrische Maschine 3 mit einem - hier ebenfalls nicht gezeigten - Energiespeicher verbunden sind. In einem umgekehrten Leistungsfluss bzw. in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 3 kann der Energiespeicher mit elektrischer Energie gespeist werden. Der Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie oder dergleichen sein. Mittels der elektrischen Maschine 3 kann im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, gespeichert und zur erneuten Speisung der elektrischen Maschine 3 vorgehalten werden.
Die elektrische Maschine 3 weist einen Stator 34 mit einem radial innerhalb des Stators 34 angeordneten und drehantreibbaren Rotor 35 auf, wobei der Rotor 35 mit einer Rotorwelle 8 drehfest verbunden ist. Die Rotorwelle 8 ist je nach Ausführungsform direkt, also einteilig, oder indirekt, also mittelbar, mit einer Getriebeeingangswelle 6 drehfest verbunden und koaxial dazu angeordnet.
Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst ferner ein Übersetzungsgetriebe 4 mit einer Getriebeeingangswelle 6 und einer Zwischenwelle 5, die jeweils achsparallel zur Rotorwelle 8 angeordnet sind. Das Übersetzungsgetriebe 4 hat vorliegend zwei Übersetzungsstufen 19, 20, wobei die erste Übersetzungsstufe 19 ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle 6 verbundenes Ritzel 25 sowie ein drehfest mit der Zwischenwelle 5 verbundenes erstes Zahnrad 26 aufweist, und wobei die zweite Übersetzungsstufe 19 ein drehfest mit der Zwischenwelle 5 verbundenes zweites Zahnrad 27 sowie ein mit einem Differential 7 wirkverbundenes drittes Zahnrad 28 aufweist. Es ist denkbar, das Übersetzungsgetriebe 4 mit mehr als zwei Stufen, das heißt mit mehr als einer Zwischenwelle 5, auszuführen. Dadurch kann ein Übersetzungsverhältnis des Antriebs angepasst werden.
Das Differential 7 ist vorliegend als Kegelraddifferential ausgebildet und weist eine Differentialeingangswelle 30 auf, die drehfest mit dem dritten Zahnrad 28 verbunden ist. Die Differentialeingangswelle 30 bildet zusammen mit dem dritten Zahnrad 28 ein Differentialrad des Differentials 7. Über die Differentialeingangswelle 30 wird eine Antriebsleistung aus dem Übersetzungsgetriebe 4 in das Differential 30 eingeleitet und auf die Abtriebswellen 9, 10 aufgeteilt. Der Aufbau des Differentials 7 wird nachfolgend nicht näher beschrieben. Es sei lediglich angemerkt, dass die Differentialeingangswelle 30 mit ersten Kegelrädern wirkverbunden ist, die in Zahneingriff mit zweiten Kegelrädern stehen, die jeweils drehfest mit einer dazugehörigen Abtriebswelle 9, 10 verbunden sind.
Die Rotorwelle 8 ist über ein erstes Lagerelement 11 und die Getriebeeingangswelle 6 ist über ein zweites Lagerelement 12 und ein drittes Lagerelement 13 drehbar gegenüber einem - hier nicht gezeigten - Gehäuse der Antriebsvorrichtung 2 gelagert. Die Zwischenwelle 5 ist über ein viertes Lagerelement 14 und ein fünftes Lagerelement 15 drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert. Die Differentialeingangswelle 30 ist über ein sechstes Lagerelement 16 und ein siebtes Lagerelement 17 drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert.
Nach der ersten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 2 sind nach 2 die Getriebeeingangswelle 6 und die Rotorwelle 8 einteilig ausgebildet. Das erste Lagerelement 11 der Rotorwelle 8 ist ein als Rillenkugellager ausgebildetes Festlager, und überträgt Radial- und Axialkräfte in das Gehäuse. Das zweite und dritte Lagerelement 12, 13 sind jeweils als Zylinderrollenlager ausgebildet, wobei das zweite Lagerelement 12, das zwischen einem drehfest mit der Getriebeeingangswelle 6 verbundenen Ritzel 25 und der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist, vorliegend ohne Innenring ausgebildet ist, um einen Laufbahndurchmesser zu reduzieren und so das zweite Lagerelement 12 schlanker gestalten zu können. Das zweite Lagerelement 12 weist hier aus Montagegründen einen größeren Durchmesser auf als das erste und dritte Lagerelement 11, 13. Das vierte und siebte Lagerelement 14, 17 sind vorliegend als Zylinderrollenlager bzw. als Loslager ausgebildet, wobei das fünfte und sechste Lagerelement 15, 16 ebenfalls als Rillenkugellager bzw. als Festlager ausgebildet sind.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 2. In dieser Variante sind die Getriebeeingangswelle 6 und die Rotorwelle 8 über eine gelenkige Wellenkopplung 18 miteinander gekoppelt. Die Getriebeeingangswelle 6 und die Rotorwelle 8 sind also zweigeteilt und über die Wellenkopplung 18 miteinander gekoppelt. Dadurch ergibt sich, dass die Getriebeeingangswellen- und Rotorwellenkombination statisch bestimmt gelagert ist. Das erste Lagerelement 11 ist ein als Rillenkugellager ausgebildetes Festlager und das zweite und dritte Lagerelement 12, 13 sind jeweils als Zylinderrollenlager ausgebildet. Das vierte und siebte Lagerelement 14, 17 sind vorliegend als Zylinderrollenlager bzw. als Loslager ausgebildet, wobei das fünfte und sechste Lagerelement 15, 16 als Rillenkugellager bzw. als Festlager ausgebildet sind.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 2. Diese ist im Wesentlichen identisch zur zweiten Ausführungsform nach 3 ausgebildet. Der Unterschied besteht vorliegend darin, dass die Lagerarten des ersten und zweiten Lagerelements 11, 12 getauscht sind. Hier sind also das erste Lagerelement 11 ein als Zylinderrollenlager ausgebildetes Loslager und das zweite Lagerelement 12 ein als Rillenkugellager ausgebildetes Festlager. Im Vergleich zur ersten Ausführungsform kann im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel das zweite Lagerelement 12 kleiner, also mit kleinerem Durchmesser und folglich geringeren Verlusten, gestaltet werden, da die Rotorwelle 8 und die Getriebeeingangswelle 6 erste nach Montage der Lagerelemente miteinander gekoppelt werden können. Das erste Lagerelement 11 kann alternativ auch ein Rillenkugellager mit angefedertem Außenring sein. Im Übrigen wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
Die vierte Ausführungsform nach 5 ist ebenfalls im Wesentlichen identisch zur zweiten Ausführungsform nach 3 ausgebildet. Die Unterschiede bestehen darin, dass neben dem ersten Lagerelement 11 der Rotorwelle 8 auch das zweite Lagerelement 12 der Getriebeeingangswelle 6 als Festlager ausgebildet sind. Des Weiteren sind die Getriebeeingangswelle 6 und die Rotorwelle 8 axial gegeneinander verschieblich und angefedert miteinander gekoppelt, und zwar über eine als Kolben-Zylinder-Verbindung ausgebildete Kopplung 29. Im Übrigen wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
Gemäß einer fünften Ausführungsform nach 6 sind am Ritzel 25 und den Zahnrädern 26, 27, 28 des Übersetzungsgetriebes 4 jeweils Druckkämme DK1 - DK4 zur Aufnahme von Verzahnungsaxialkräften angeordnet. Die Druckkämme DK1 - DK4 sind dazu vorgesehen, die axialen Verzahnungskräfte direkt am Zahneingriff des jeweiligen Zahnrades 25 - 28 aufzunehmen, sodass sie nicht über die Wellen 8, 6, 5, 30 und die Festlager in die Gehäusewandungen eingeleitet werden müssen. Dadurch kann mindestens eine der Wellen 8, 6, 5, 30 schwimmend gelagert werden, wobei sich die wirkenden Axialkräfte über die Druckkämme DK1 - DK4 gegenseitig aufheben. Dadurch können schwimmende Lagerungen der Rotorwelle, der Zwischenwelle und/oder der Differentialeingangswelle realisiert werden und die Lagerelemente können schlanker gestaltet werden, wodurch wiederum die Verluste gesenkt werden. Die Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 6 und der Rotorwelle 8 ist analog zu 5 ausgebildet.
Vorliegend ist das erste Lagerelement 11 ein Festlager bzw. ein Rillenkugellager. Zudem ist das sechste Lagerelement 16 an der Differentialeingangswelle 30 ein axiales Führungslager, welches die Differentialeingangswelle 30, die Zwischenwelle 5 und die Getriebeeingangswelle 6 in axialer Richtung führt. Die übrigen Lageelemente 12, 13, 14, 15, 17 sind jeweils ein Zylinderrollenlager, wodurch eine schwimmende Lagerung der Zwischenwelle 5 und der Getriebeeingangswelle 6 realisiert wird.
Eine sechste Ausführungsform nach 7 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen fünften Ausführungsform nach 6 dahingehend, dass an Stelle des sechsten Lagerelements 16 das siebte Lagerelement 17 das axiale Führungslager ist und entsprechend das sechste Lagerelement 16 ein Zylinderrollenlager ist.
Eine siebte Ausführungsform nach 8 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen fünften Ausführungsform nach 6 dahingehend, dass an Stelle des sechsten Lagerelements 16 das fünfte Lagerelement 15 das axiale Führungslager ist und entsprechend das sechste Lagerelement 16 ein Zylinderrollenlager ist. Demnach sind die Differentialeingangswelle 30 und die Getriebeeingangswelle 6 schwimmend gelagert, wobei das axiale Führungslager diese Wellen axial führt.
Eine achte Ausführungsform nach 9 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen siebten Ausführungsform nach 8 dahingehend, dass an Stelle des fünften Lagerelements 15 das vierte Lagerelement 14 das axiale Führungslager ist und entsprechend das fünfte Lagerelement 15 ein Zylinderrollenlager ist.
Eine neunte Ausführungsform nach 10 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen fünften Ausführungsform nach 6 dahingehend, dass an Stelle des sechsten Lagerelements 16 das dritte Lagerelement 15 das axiale Führungslager ist und entsprechend das sechste Lagerelement 16 ein Zylinderrollenlager ist. Demnach sind die Differentialeingangswelle 30 und die Zwischenwelle 5 schwimmend gelagert, wobei das axiale Führungslager diese Wellen axial führt.
Eine zehnte Ausführungsform nach 11 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen neunten Ausführungsform nach 10 dahingehend, dass an Stelle des dritten Lagerelements 13 das zweite Lagerelement 12 das axiale Führungslager ist und entsprechend das dritte Lagerelement 13 ein Zylinderrollenlager ist.
Eine elfte Ausführungsform nach 12 unterscheidet sich von der damit im Wesentlichen identischen neunten Ausführungsform nach 10 dahingehend, dass an Stelle des dritten Lagerelements 13 das erste Lagerelement 11 das axiale Führungslager ist und entsprechend das dritte Lagerelement 13 ein Zylinderrollenlager ist. Das erste Lagerelement 11 ist somit das Festlager sowie das axialer Führungslager zugleich und realisiert von den hier exemplarisch beschriebenen Ausführungsbeispielen die geringsten Verluste. Demnach sind die Differentialeingangswelle 30, die Zwischenwelle 5 und die Getriebeeingangswelle 6 schwimmend gelagert, wobei das axiale Führungslager diese Wellen axial führt. Die Kopplung zwischen der Rotorwelle 8 und der Getriebeeingangswelle 6 erfolgt analog zu 3 und 4. Es sei daher auf die entsprechenden Beschreibungsabschnitte verwiesen.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche.
Bezugszeichen

1: Fahrzeug
2: Antriebsvorrichtung
3: Elektrische Maschine
4: Übersetzungsgetriebe
5: Zwischenwelle
6: Getriebeeingangswelle
7: Differential
8: Rotorwelle
9: Erste Abtriebswelle
10: Zweite Abtriebswelle
11: Erstes Lagerelement
12: Zweites Lagerelement
13: Drittes Lagerelement
14: Viertes Lagerelement
15: Fünftes Lagerelement
16: Sechstes Lagerelement
17: Siebtes Lagerelement
18: gelenkige Wellenkopplung
19: Erste Übersetzungsstufe
20: Zweite Übersetzungsstufe
25: Ritzel
26: Erstes Zahnrad
27: Zweites Zahnrad
28: Drittes Zahnrad
29: Kopplung
30: Differentialeingangswelle
31: Erste Achse
32: Zweite Achse
33: Rad
34: Stator
35: Rotor
DK1: Erster Druckkamm
DK2: Zweiter Druckkamm
DK3: Dritter Druckkamm
DK4: Vierter Druckkamm

Claims

Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) einteilig ausgebildet sind, wobei das erste Lagerelement (11) ein Festlager und das zweite und dritte Lagerelement (12, 13) jeweils ein Zylinderrollenlager sind, wobei das zweite Lagerelement (12), das zwischen einem drehfest mit der Getriebeeingangswelle (6) verbundenen Ritzel (25) und der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist, ohne Innenring ausgebildet ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente (14, 15) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (14, 15) ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente (16, 17) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (16, 17) ein Loslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) über eine gelenkige Wellenkopplung (18) miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement (11) ein Festlager und das zweite und dritte Lagerelement (12, 13) jeweils ein Zylinderrollenlager sind, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente (14, 15) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (14, 15) ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente (16, 17) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (16, 17) ein Loslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) über eine gelenkige Wellenkopplung (18) miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement (11) ein Loslager ist, wobei das zweite Lagerelement (12) ein Festlager ist, wobei das dritte Lagerelement (13) ein Zylinderrollenlager ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente (14, 15) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (14, 15) ein Loslager ist, und wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente (16, 17) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (16, 17) ein Loslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei das erste Lagerelement (11) ein Rillenkugellager mit angefedertem Außenring oder ein Zylinderrollenlager ist.
Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) axial gegeneinander verschieblich und angefedert miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement (11) und das zweite Lagerelement (12) jeweils ein Festlager sind, wobei das dritte Lagerelement (13) ein Zylinderrollenlager ist, wobei eines der vierten und fünften Lagerelemente (14, 15) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (14, 15) ein Loslager ist, wobei eines der sechsten und siebten Lagerelemente (16, 17) ein Festlager und das jeweils andere Lagerelement (16, 17) ein Loslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (4) zwei Übersetzungsstufen (19, 20) aufweist, wobei die erste Übersetzungsstufe (19) ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle (6) verbundenes Ritzel (25) sowie ein drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbundenes erstes Zahnrad (26) aufweist, wobei die zweite Übersetzungsstufe (19) ein drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbundenes zweites Zahnrad (27) sowie ein mit dem Differential (7) wirkverbundenes drittes Zahnrad (28) aufweist, wobei am Ritzel (25) und den Zahnrädern (26, 27, 28) jeweils Druckkämme (DK1 - DK4) zur Aufnahme von Verzahnungsaxialkräften angeordnet sind, wobei die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) axial gegeneinander verschieblich und angefedert miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement (11) ein Festlager ist, und wobei eines der zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Lagerelemente (12 - 17) ein axiales Führungslager ist und die jeweils anderen fünf Lagerelemente (12 - 17) ein Zylinderrollenlager sind.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das zweite Lagerelement (12) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das dritte Lagerelement (13) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das vierte Lagerelement (14) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das fünfte Lagerelement (15) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das sechste Lagerelement (16) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das siebte Lagerelement (17) das axiale Führungslager ist.
Antriebsvorrichtung (2) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) mit einer Rotorwelle (8), ein Übersetzungsgetriebe (4) mit wenigstens einer Zwischenwelle (5) sowie ein Differential (7) mit einer Differentialeingangswelle (30), welches die Antriebsleistung der elektrischen Maschine (3) zumindest mittelbar auf zwei Abtriebswellen (9, 10) aufteilt, wobei das Übersetzungsgetriebe (4) eine Getriebeeingangswelle (6) aufweist, die zumindest mittelbar drehfest mit der Rotorwelle (8) verbunden ist, wobei die Rotorwelle (8) zumindest über ein erstes Lagerelement (11) und die Getriebeeingangswelle (6) über ein zweites Lagerelement (12) und ein drittes Lagerelement (13) drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenwelle (5) des Übersetzungsgetriebes (4) über ein viertes Lagerelement (14) und ein fünftes Lagerelement (15) drehbar gelagert ist, wobei die Differentialeingangswelle (30) über ein sechstes Lagerelement (16) und ein siebtes Lagerelement (17) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (4) zwei Übersetzungsstufen (19, 20) aufweist, wobei die erste Übersetzungsstufe (19) ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle (6) verbundenes Ritzel (25) sowie ein drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbundenes erstes Zahnrad (26) aufweist, wobei die zweite Übersetzungsstufe (19) ein drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbundenes zweites Zahnrad (27) sowie ein mit dem Differential (7) wirkverbundenes drittes Zahnrad (28) aufweist, wobei am Ritzel (25) und den Zahnrädern (26, 27, 28) jeweils Druckkämme (DK1 - DK4) zur Aufnahme von Verzahnungsaxialkräften angeordnet sind, wobei die Getriebeeingangswelle (6) und die Rotorwelle (8) über eine gelenkige Wellenkopplung (18) miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Lagerelement (11) ein axiales Führungslager ist, wobei das zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Lagerelement (12 - 17) jeweils ein Zylinderrollenlager sind.
Fahrzeug (1), umfassend wenigstens eine Antriebsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.